(57)【要約】【課題】  ロータリバルブ５０が不要な運転状態において、不随意にロータリバルブ５０が作動するのを規制し、確実にフェールセーフ機能を奏すること。【解決手段】  制御手段の非制御状態において、吸気弁の可変バルブタイミング機構は、遅角側に設定されているとともに、ロータリバルブの可変バルブタイミング機構は、進角側に設定されている。制御手段による制御が不能な場合には、パルス発生装置による圧力波の生成が可及的に抑制される。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒の各吸気ポートを開閉する吸気弁と、
各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、
各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置と
を備えた多気筒エンジンの制御装置において、
前記パルス発生装置は、クランクシャフトと同期して回転するロータリバルブを有し、
前記ロータリバルブと吸気弁とのそれぞれに、開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を設け、
各可変バルブタイミング機構を制御する制御手段を設け、
この制御手段の非制御状態において、吸気弁の可変バルブタイミング機構は、遅角側に設定されているとともに、ロータリバルブの可変バルブタイミング機構は、進角側に設定されていることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の多気筒エンジンの制御装置において、
前記吸気弁の最遅角時の開弁タイミングと、前記パルス発生装置の最進角時の開弁タイミングとは、吸気上死点付近のクランク角度で重なり合うように設定されているものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の多気筒エンジンの制御装置において、
各気筒の排気ポートを開閉する排気弁と、前記制御手段に制御されることにより、各排気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構とを設け、この排気弁の可変バルブタイミング機構は、前記パルス発生装置の可変バルブタイミング機構と同一仕様に構成されていることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
各可変バルブタイミング機構を、油圧駆動源で駆動される油圧機器で構成し、パルス発生装置の可変バルブタイミング機構を制御する作動油圧を残余の可変バルブタイミング機構への作動油圧よりも低く設定されていることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の多気筒エンジンの制御装置において、
各吸気管を連通する連通路と、前記制御手段の制御により連通路を開閉する開閉機構とを設け、前記制御手段は、パルス発生装置作動時の所定運転領域において、連通路が各吸気管を連通するように開閉機構を駆動制御するものであることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多気筒エンジンの制御装置に関し、特に、インパルス（気筒内に導入される高圧の圧力波）を生成するパルス発生装置を備えた多気筒エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インテークマニホールドのサージタンクと、サージタンクから分岐して各気筒の吸気ポートに接続された分岐管が設けられた多気筒エンジンの制御装置において、体積効率を高める技術が種々開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、吸気ポート毎に通路長の異なる複数の吸気通路を設け、これら吸気通路を切替弁によって択一的にサージタンクと連通する技術が開示されている。
【０００４】
他方、非特許文献１には、インパルスによる低運転領域のトルクアップを図る技術が開示されている。その構成では、インテークマニホールドの分岐管途中に、当該分岐管の経路方向にストロークする電磁弁を設け、吸気行程の途中までは、電磁弁を閉じて負圧を形成し、吸気行程の下死点近傍にて電磁弁を開放することによって、急激に気筒内に空気を供給する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２、非特許文献２には、インパルスを生成する装置として、フラップ弁を用いてパルスを発生させる装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４１９３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８９４６号公報
【非特許文献１】Impulse charging boosts torque at low speed , Findlay Publications社  「European Automotive Design」２００４年２月号掲載
【非特許文献２】Development of an Actuator for a Fast Moving Flap for impulse Charging , Findlay Publications社  「European Automotive Design」２００３年１月号掲載
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンにおいては、このようなパルス発生装置を採用した場合においても、装置のフェールセーフ機能を確保し、故障時においても、安全側で運転できるようにすることが要請される。
【０００７】
しかし、従来の装置では、パルス発生装置を装備するに当たり、パルス発生装置のフェールセーフ機能を装備する構成は全く考慮されていなかった。
【０００８】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、パルス発生装置のフェールセーフ機能を高めることのできる多気筒エンジンの制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、複数の気筒の各吸気ポートを開閉する吸気弁と、各吸気ポートに空気を供給する吸気管と、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成するパルス発生装置とを備えた多気筒エンジンの制御装置において、前記パルス発生装置は、クランクシャフトと同期して回転するロータリバルブを有し、前記ロータリバルブと吸気弁とのそれぞれに、開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を設け、各可変バルブタイミング機構を制御する制御手段を設け、この制御手段の非制御状態において、吸気弁の可変バルブタイミング機構は、遅角側に設定されているとともに、ロータリバルブの可変バルブタイミング機構は、進角側に設定されていることを特徴とする多気筒エンジンの制御装置である。この態様では、制御手段が吸気弁の可変バルブタイミング機構を進角させ、ロータリバルブの可変バルブタイミング機構を遅角させることにより、各気筒の吸気行程に対応して、吸気ポートの開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内に圧力波を生成することが可能になる。他方、制御手段の非制御状態において、吸気弁の可変バルブタイミング機構は、遅角側に設定されているとともに、ロータリバルブの可変バルブタイミング機構は、進角側に設定されているので、仮に何らかの故障が生じて制御手段が機能しなくなった場合、吸気弁は遅角し、パルス発生装置は進角した状態で開弁する。この結果、吸気弁とパルス発生装置の開弁タイミングが大きく重なり合うので、制御手段による制御が不能な場合には、パルス発生装置による圧力波の生成が可及的に抑制され、パルス発生装置が不要な運転状態において、不随意にパルス発生装置が作動するのを規制することが可能になる。
【００１０】
好ましい態様において、前記吸気弁の最遅角時の開弁タイミングと、前記パルス発生装置の最進角時の開弁タイミングとは、吸気上死点付近のクランク角度で重なり合うように設定されているものである。この態様では、制御手段の制御不能時に吸気弁の開弁タイミングとパルス発生装置の開弁タイミングとが、吸気上死点付近のクランク角度で重なり合い、確実にパルス発生装置の不随意な作動を規制することが可能になる。
【００１１】
好ましい態様において、各気筒の排気ポートを開閉する排気弁と、前記制御手段に制御されることにより、各排気弁の開弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構とを設け、この排気弁の可変バルブタイミング機構は、前記パルス発生装置の可変バルブタイミング機構と同一仕様に構成されている。この態様においては、排気弁の可変バルブタイミング機構についても、制御手段の作動不能時に進角した状態でエンジンの運転を維持することができる。また、パルス発生装置に採用されている可変バルブタイミング機構と同一仕様であることから、実施に当たり、同一部品を流用することが可能になる。このため、コスト低減に寄与することが可能なる。
【００１２】
好ましい態様において、各可変バルブタイミング機構を、油圧駆動源で駆動される油圧機器で構成し、パルス発生装置の可変バルブタイミング機構を制御する作動油圧を残余の可変バルブタイミング機構への作動油圧よりも低く設定されている。この態様では、開弁反力の低いパルス発生装置の可変バルブタイミング機構に対する作動油圧を低減し、圧力波を生成するに際し、エンジン負荷を低減することが可能になる。
【００１３】
好ましい態様において、各吸気管を連通する連通路と、前記制御手段の制御により連通路を開閉する開閉機構とを設け、前記制御手段は、パルス発生装置作動時の所定運転領域において、連通路が各吸気管を連通するように開閉機構を駆動制御するものである。この態様では、所定の運転領域においてパルス発生装置による圧力波の生成を抑制するに当たり、パルス発生装置の可変バルブタイミング機構を最進角に移相することなく、連通路によって、パルス発生装置が生成した圧力波を減衰することが可能になる。このため、パルス発生装置に採用されている可変バルブタイミング機構の応答性に依存することなく、高い応答性を発揮して運転状態に応じた圧力波の生成やその抑制を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、制御手段による制御が不能な場合には、パルス発生装置による圧力波の生成が可及的に抑制されるので、パルス発生装置が不要な運転状態において、不随意にパルス発生装置が作動するのを規制することが可能になり、確実にフェールセーフ機能を果たすことが可能になるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジン１０の正面図であり、図２は同エンジン１０の左側面図、図３は同エンジン１０の断面図である。
【００１７】
各図を参照して、このエンジン１０は、シリンダブロック１１およびこのシリンダブロック１１の上部に一体化されたシリンダヘッド１２とを一体に有している。エンジン１０には、第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられるとともに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、クランクシャフト３に連結されたピストン４が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室１５が形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド１２には、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１５毎に点火プラグ１６が固定されている。各点火プラグ１６は、その先端が対応する燃焼室１５の内部に頂部から臨むように設置されている。
【００１９】
また、シリンダヘッド１２には、前記気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に燃焼室１５に向かって開口する吸気ポート１７、排気ポート１８がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート１７、１８には、吸気弁１９および排気弁２０がそれぞれ装備されている。
【００２０】
各吸気ポート１７には燃料噴射弁２１が設けられている。この燃料噴射弁２１は、ニードル弁およびソレノイドを内蔵している。
【００２１】
吸気弁１９および排気弁２０は、エンジン１０に支承された吸気弁用および排気弁用のカムシャフト２２、２３によって、所定位相差で同期して吸気ポート１７、排気ポート１８を開閉するように構成されている。各カムシャフト２２、２３は、詳しくは後述する可変バルブタイミング機構によって、それぞれ位相を変位可能に構成されている。
【００２２】
本実施形態に係る吸気装置４０は、エンジン１０の側部に固定されるインテークマニホールド４１と、このインテークマニホールド４１に内蔵されるパルス発生装置またはＰＧＶ（Ｐｕｌｓｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｖａｌｖｅ）としてのロータリバルブ５０とを有している。
【００２３】
インテークマニホールド４１は、図略の支持部材を介してエンジン１０に固定されており、エンジン１０の前後方向（各気筒１２Ａ〜１２Ｄが並んでいる方向）に水平に延びる集合部としてのサージタンク４２と、このサージタンク４２に接続され、それぞれが分離した吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４を形成する吸気管としての第１〜第４分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄとを一体に有している。サージタンク４２の後端部には、スロットルボディ４４が固定されており、このスロットルボディ４４の内部には、図略のスロットルバルブが内蔵されている。
【００２４】
サージタンク４２は、略円筒形部材であり、分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄと連通することによって、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの差圧を吸収し、異音やセンサの誤作動を防止する機能を果たすものである。本実施形態において、このサージタンク４２の気筒列方向の長さＳＬは、次に説明する各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの気筒列方向における下流端側の間隔ＤＬよりも短くなるように設定されている（図２参照）。
【００２５】
各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に設けられ、正面視略Ｌ字形に湾曲した状態で、それぞれ対応する気筒１２Ａ〜１２Ｄをサージタンク４２と連通させている。図示の実施形態において、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄは、その吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４の通路長（本実施形態においては、吸気ポート１７からサージタンク４２内のロータリバルブ５０の周面５１までの長さ）が同じ長さに設定されている。
【００２６】
ロータリバルブ５０は、円筒形部材であり、その外周面５１がサージタンク４２の内周面に摺接した状態で、回転自在に配置されており、クランクシャフト３に対して、１／２の回転速度で回転するようになっている。そして、ロータリバルブ５０は、内周側の吸気通路を各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４と所定のタイミングで連通する機能を奏するものである。
【００２７】
図示のエンジン１０は、直列４気筒エンジンであって、エンジン１０の前方から順に各気筒を第１〜第４気筒１２Ａ〜１２Ｄとするとき、吸気行程を迎える順番は、第１気筒１２Ａ、第３気筒１２Ｃ、第４気筒１２Ｄ、第２気筒１２Ｂとなるように設定されている。この結果、第１気筒１２Ａが吸気行程を迎える時点を起点とすると、各気筒と行程の関係は、表１の通りとなる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
そこで、本実施形態では、ロータリバルブ５０の開口５２に対して、第１分岐吸気管４３Ａを回転方向下流側、第２分岐吸気管４３Ｂを回転方向上流側に位相をずらせて対向可能に配置するとともに、開口５３に対して第３分岐吸気管４３Ｃを回転方向上流側、第４分岐吸気管４３Ｄを回転方向下流側に位相をずらせて対向可能に配置している。
【００３０】
より詳細に説明すると、第２気筒１２Ｂに接続される第２分岐吸気管４３Ｂと第１気筒１２Ａに接続される第１分岐吸気管４３Ａとが、前方の開口５２に対向可能な位置に、上流側から順に９０°位相をずらした状態でサージタンク４２に固定されているとともに、第３気筒１２Ｃに接続される第３分岐吸気管４３Ｃと第４気筒１２Ｄに接続される第４分岐吸気管４３Ｄとが、後方の開口５３に対向可能な位置に、上流側から順に９０°位相をずらした状態でサージタンク４２に固定されている。さらに、第１分岐吸気管４３Ａと第４分岐吸気管４３Ｄ（従って、第２分岐吸気管４３Ｂと第３分岐吸気管４３Ｃ）がサージタンク４２の周方向において同一位相に配置されている。従って、この構成では、エンジン１０の回転速度に拘わらず、所定のタイミングで分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを開閉することが可能になっているとともに、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの等長化並びにコンパクト化に寄与することになる。この結果、吸気通路ＰＨ１〜ＰＨ４を可及的に短縮化し、トルク向上に対するレスポンスの高い吸気構造を構成することが可能になる。また、上述したように、サージタンク４２の気筒列方向の長さＳＬは、次に説明する各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの気筒列方向における下流端側の間隔ＤＬよりも短くなるように設定されている（図２参照）ことと相俟って、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの上流端は、下流端に比べて気筒列方向に集束している。このため、本実施形態においては、極めてトルク向上に対するレスポンスが高くなる構造になっている。
【００３１】
図４は図３の要部を拡大した断面図である。
【００３２】
同図を参照して、ロータリバルブ５０の直径Ｄは、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄの断面幅よりも大きく設定されている。このロータリバルブ５０をクランクシャフト３と同期させて回転させることにより、各開口５２、５３が対応する分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを開く時間も短くなる。またロータリバルブ５０が回転によって、周面に形成された開口５２、５３によって、当該周面に臨む分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄに空気を供給するものであるので、空気の脈動を抑制することができ、異音の発生も少なくなる。
【００３３】
さらに、ロータリバルブ５０に形成された各開口５２、５３間の閉弁角度θは、例えば１２０°に設定されており、開弁開始タイミングを吸気行程の前半部分とすることにより、吸気弁１９が吸気ポート１７を開いてもロータリバルブ５０がサージタンク４２を遮蔽した状態になるので、ロータリバルブ５０が開くまでの間、吸気行程によって、対応する分岐吸気管４３Ａ（〜４３Ｄ）内に負圧が生じることになる。
【００３４】
図５は図２の要部を拡大して示す部分拡大図である。
【００３５】
図４および図５を参照して、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄには、連通機構６０が設けられている。
【００３６】
連通機構６０は、一対の連通管６１と、各連通管６１を接続する接続管６２と、各連通管６１毎に設けられ、対応する連通管６１を開閉する連通管バルブ６３とを有している。
【００３７】
一方の連通管６１は、第１気筒（＃１）に係る分岐吸気管４３Ａと第２気筒（＃２）に係る分岐吸気管４３Ｂとを連通するものであり、他方の連通管６１は、第３気筒（＃３）に係る分岐吸気管４３Ｃと第４気筒（＃４）に係る第４吸気管４３Ｄとを連通するものである。
【００３８】
接続管６２は、連通管バルブ６３の開閉動作に関わりなく、常時連通管６１、６１を連通している。これにより、接続管６２は、連通管６１とともに本実施形態における連通路を構成している。
【００３９】
各連通管バルブ６３は、同一の駆動軸６４に連結されており、駆動軸６４を駆動する連通管バルブアクチュエータ６５によって、一斉に開閉駆動されるように構成されている。
【００４０】
図３を参照して、エンジン１０には、一対のエンジンクランク角度センサ６６が設けられている。各エンジンクランク角度センサ６６は、所定の位相差をもってクランクシャフト３の周囲に配置されており、一方のエンジンクランク角度センサ６６から出力される検出信号に基づいてエンジン１０の回転速度が検出されるとともに、両エンジンクランク角度センサ６６から出力される検出信号に基づいてクランクシャフト３の回転方向および回転角度が検出されるようになっている。さらに、エンジン１０の運転状態を検出するために、エンジン１０の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ６７、アクセル開度センサ６８、および排気ポート１８から排出された排気ガスの酸素量を検出するＯ２センサ６９が設けられている。
【００４１】
また、図２に示すように、排気ポート１８に排出された既燃ガスの一部を吸気ポート１７に還流するためのＥＧＲシステム７０が設けられている。
【００４２】
次に、図１を参照して、吸気弁１９のカムシャフト２２、排気弁２０のカムシャフト２３、並びにロータリバルブ５０を回転駆動するための駆動機構について説明する。
【００４３】
まず、エンジン１０の前面には、クランクシャフト３に固定された出力プーリ８０が固定されているとともに、吸気弁１９のカムシャフト２２、並びに排気弁２０のカムシャフト２３には、無端のカムチェーン８１によって連結される可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｂが取り付けられている。カムチェーン８１には、エンジン１０のシリンダブロック１１に取り付けられたテンションガイド８４と、オートテンショナ８５とによって、周知の構成と同様に互いに左右にテンションが付与されている。さらに、エンジン１０のシリンダヘッド１２には、チェーンケース１０２が付設され、このチェーンケース１０２には、駆動軸８６がクランクシャフト３と平行に軸支されている。この駆動軸８６には、ロータリバルブ５０に動力を伝達する可変バルブタイミング機構１２０Ｃが取り付けられており、駆動軸８６の背後に設けられた動力伝達機構を介して、ロータリバルブ５０が開弁タイミングを変更可能に回転駆動されるようになっている。この可変バルブタイミング機構１２０Ｃは、カムチェーン８８を介して吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａと同期駆動されるように連結されている。図示の例では、一対のアイドラ８９およびオートテンショナ９０を設け、カムチェーン８８に適度な張力を付与している。さらに、図２に示すように、ロータリバルブ５０の位相を検出するために、チェーンケース１０２には、ＰＧＶ角度センサ１０３が付設されている。
【００４４】
図６は、図１の実施形態に採用されている可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの概略構成図であり、図７は吸気弁１９に採用される可変バルブタイミング機構１２０Ａの正面図であり、（Ａ）は遅角時（非制御時）、（Ｂ）は進角時をそれぞれ示している。さらに図８は排気弁２０およびロータリバルブ５０に採用される可変バルブタイミング１２０Ｂ、１２０Ｃの正面図であり、（Ａ）は進角時（非制御時）、（Ｂ）は遅角時をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、各可変バルブタイミング機構において共通する事項については、符号の末尾（Ａ〜Ｃ）を省略して説明する。
【００４５】
図６並びに図７および図８を参照して、可変バルブタイミング機構１２０は、軸受１２１と、この軸受１２１に回転自在に支持される出力軸（吸気弁１９においてはカムシャフト２２、排気弁２０においてはカムシャフト２３、ロータリバルブ５０にあっては駆動軸８６）と、この出力軸２２、２３、８６の外周に固定され、対応するカムチェーン８１（８８）と連結されるカムスプロケット１２２と、このカムスプロケット１２２と一体化される円筒形状のハウジング１２３と、ハウジング１２３内に相対変位可能に配置され、出力軸２２、２３、８６の外周に支持されているロータ１２４とを同心に備えている。
【００４６】
前記ハウジング１２３は、図７および図８から明らかなように、外郭を構成する筒部１２３ａと、この筒部１２３ａの周方向において、所定間隔を隔てて径方向内方に突出する突出壁部１２３ｂとを有している。他方、ロータ１２４は、出力軸２２、２３、８６の外周に嵌合するボス部１２４ａと、このボス部１２４ａの外周に突設された複数のベーン１２４ｂとを有している。各ベーン１２４ｂは、ハウジング１２３の突出壁部１２３ｂ、１２３ｂ間に周方向に隙間を隔てて導入された状態で組み付けられており、その外周面がハウジング１２３の筒部１２３ａの内周面に摺接しているとともに、ハウジング１２３の突出壁部１２３ｂの内周面もロータ１２４のボス部１２４ａの外周面に摺接している。さらに、各突出壁部１２３ｂの内周面およびベーン１２４ｂの外周部には、オイルシール１２５が設けられている。これにより、ハウジング１２３とロータ１２４とは、当該ベーン１２４ｂの両側において、複数の作動油室Ｒ１、Ｒ２を形成している。ハウジング１２３の回転方向において、上流側の作動油室Ｒ１は、対応する弁１９、２０、５０を進角させて開くための進角作動油室であり、下流側の作動油室Ｒ２は、対応する弁１９、２０、５０を遅角させて開くための遅角作動油室である。なお具体的には図示していないが、ハウジング１２３とロータ１２４との間には、リターンスプリングが介装されている。図示の例において、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａは、図７（Ａ）に示すように、ロータ１２４が回転方向下流側に付勢されており、作動油が供給されていない状態において、遅角した状態でハウジング１２３から動力を受けるように構成されている。他方、排気弁２０、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｂ、１２０Ｃは、図８（Ａ）に示すように、ロータ２１３が回転方向上流側に付勢されており、作動油が供給されていない状態において、進角した状態でハウジング１２３から動力を受けるように構成されている。
【００４７】
図９はクランク角度と開弁量の関係を示すグラフであり、（Ａ）は制御解除時、（Ｂ）は制御時を示している。
【００４８】
上述したように、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａは、進角作動油室Ｒ１に作動油が供給されていない状態においては、圧縮上死点に遅角しているとともに、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃは、遅角作動油室Ｒ２に作動油が供給されていない状態においては、圧縮上死点に進角している。このため、図９（Ａ）に示すように、制御解除時においては、吸気弁１９の開弁タイミング（特性Ｃ１）に対し、ロータリバルブ５０の開弁タイミング（特性Ｃ１１）が圧縮上死点のところでと重なるので、ロータリバルブ５０のインパルスは生成されなくなる。他方、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａの進角作動油室Ｒ１およびロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃの遅角作動油室Ｒ２の油圧を増大することにより、吸気弁１９は進角して開弁し、ロータリバルブ５０は遅角して開弁するので、図９（Ｂ）の特性Ｃ２、Ｃ１２に示すように、ロータリバルブ５０は、吸気弁１９の開弁途中において、インパルスを生成することが可能になる。各可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｃの制御に当たっては、何れか一方のみの位相を変化させるようにしてもよい。
【００４９】
次に、図６を参照して、各作動油室Ｒ１、Ｒ２に作動油を供給するために、軸受１２１および出力軸２２、２３、８６には、作動油路１２７、１２８が形成されている。
【００５０】
一方の作動油路１２７は、作動油圧の増加時に、ハウジング１２３に対するロータ１２４の位相を、前記リターンスプリングの付勢力を加勢する方向に変化させるためのものであり、軸受１２１に形成された軸受油路１２７ａ、この軸受油路１２７ａと連通するように出力軸２２、２３、８６に形成され、作動油をロータ１２４のボス部１２４ａの内周側に導く軸内油路１２７ｂと、この軸内油路１２７ｂと連通するようにロータ１２４のボス部１２４ａに形成され、所定の作動油室に連通するロータ油路１２７ｃで構成されている。ここで、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａにおいては、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ロータ油路１２７ｃは、各ベーン１２４ｂの回転方向下流側に形成される遅角作動油室Ｒ２に連通するように形成されている。他方、排気弁２０およびロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｂ、１２０Ｃにおいては、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ベーン１２４ｂの回転方向上流側に形成される進角作動油室Ｒ１にロータ油路１２７ｃが連通するように形成されている。
【００５１】
他方の作動油路１２８は、作動油圧の増加時に、ハウジング１２３に対するロータ１２４の位相を、前記リターンスプリングの付勢力に抗して変化させるためのものであり、軸受１２１に形成された軸受油路１２８ａ、この軸受油路１２８ａと連通するように出力軸２２、２３、８６に形成され、作動油をロータ１２４のボス部１２４ａの内周側に導く軸内油路１２８ｂと、この軸内油路１２８ｂと連通するようにカムスプロケット１２２に形成され、所定の作動油室に連通するスプロケット油路１２８ｃで構成されている。ここで、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａにおいて、スプロケット油路１２８ｃは、各ベーン１２４ｂの回転方向上流側に形成される進角作動油室Ｒ１に連通するように形成されている。他方、排気弁２０およびロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｂ、１２０Ｃにおいては、ベーン１２４ｂの回転方向下流側に形成される遅角作動油室Ｒ２にスプロケット油路１２８ｃが連通するように形成されている。そして、この作動油路１２８は、非制御時においては、当該作動油室Ｒ１（Ｒ２）の作動油をドレンするドレン油路を構成している。
【００５２】
なお、可変バルブタイミング機構のさらに詳細な構成については、本件出願人が先に提案している特開２００２−２４２６１７号に開示されているので、各作動油路１２７、１２８の詳細については、これを省略する。
【００５３】
次に、各作動路１２７、１２８の作動油を制御するＯＣＶ（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）システム１４０Ａ〜１４０Ｃについて説明する。以下の説明においても、共通する事項については、符号の末尾（Ａ〜Ｃ）を省略して説明する。
【００５４】
図６を参照して、ＯＣＶシステム１４０Ａ〜１４０Ｃは、スプール弁からなるものであり、全体として略筒状に形成されており、その長手方向の一端側には、ケーシング１４１を有している。ケーシング１４１は、有底の中空体であり、その周面には、長手方向に並ぶ一対のアクチュエータポート１４２、１４３が形成されている。一方のアクチュエータポート１４２は、軸受１２１に形成された軸受油路１２７ａに接続されているとともに、他方のアクチュエータポート１４３は、軸受油路１２８ａに接続されている。他方、各アクチュエータポート１４２、１４３の反対側には、給油ポート１４４と、この給油ポート１４４を長手方向に挟んで対をなすドレンポート１４５が形成されている。これらのポート１４２〜１４５は、ケーシング１４１の内部空間によって連通しているとともに、このケーシング１４１内に摺動自在に収容される弁体１５０によって、仕切られている。弁体１５０には、プランジャ１５１が連設されており、このプランジャ１５１がＯＣＶシステム１４０Ａ〜１４０Ｃの長手方向他端側に設けられた電磁ソレノイド１５２によってケーシング１４１の長手方向に沿って摺動することにより、給油ポート１４４を一対のアクチュエータポート１４２、１４３の何れか一方に対して択一的に連通し、他方をドレンポート１４５に接続するように構成されている。弁体１５０は、ケーシング１４１に内蔵されたコイルばね１５３によって、電磁ソレノイド１５２側に付勢されている。このため、電磁ソレノイド１５２が励磁されていない状態では、軸受１２１に形成された一方の軸受油路１２７ａがドレンポート１４５に接続され、他方の軸受油路１２７ｂが給油ポート１４４に接続される構成になっている。この結果、仮にＯＣＶシステム１４０Ａ〜１４０Ｃが異常を来した場合、作動油は、常に、可変バルブタイミング機構１２０のリターンスプリングが作用する側に作動油を供給する構成になっている。
【００５５】
電磁ソレノイド１５２は、下記コントロールユニット（ＥＣＵ２００）によって制御される。
【００５６】
給油ポート１４４には、エンジン１０全体に給油するオイルポンプ１６０に接続されている。
【００５７】
図１０は、本実施形態に係る油圧系統図である。
【００５８】
同図を参照して、オイルポンプ１６０は、オイルストレーナ１６１を介してオイルパン１６２内のオイルをくみ上げ、オイルフィルタ１６３を介してシリンダブロック１１内の油路に作動油を供給し、さらにオリフィス１６４を介してシリンダヘッド１２内の油路を経由して、吸気弁１９および排気弁２０のＯＣＶシステム１４０Ａ、１４０Ｂに作動油を供給しているとともに、オイルフィルタ１６３からシリンダブロック１１への油路を一部分岐させて、オリフィス１６５を介し、ロータリバルブ５０用のＯＣＶシステム１４０Ｃに作動油を供給している。ここで、ロータリバルブ５０用のＯＣＶシステム１４０Ｃへの供給路中に配置されたオリフィス１６５は、吸気弁１９や排気弁２０のＯＣＶシステム１４０Ａ、１４０Ｂへの供給路中に配置されたオリフィス１６４よりも絞りが狭くなっている。このため、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃは、吸気弁１９や排気弁２０の可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｂよりも小さな油圧で駆動されることになる。
【００５９】
シリンダブロック１１からは、さらに潤滑用の分岐油路が形成されており、その一部は、オイルジェットバルブ１６６を介してピストン４の冷却経路中に導入され、オイルパン１６２に戻されている。また、他の一部は、クランクシャフト３のメイン軸受１６７に供給され、クランクシャフト軸受１６８やコネクティングロッド軸受１６９等を潤滑してオイルパン１６２にドレンされるようになっている。
【００６０】
また、シリンダヘッド１２からも、潤滑用の分岐油路が形成されており、吸気弁１９のカムシャフト２２および排気弁２０のカムシャフト２３を潤滑する。この潤滑油は、各カムシャフト２２、２３を潤滑した後、オイルパン１６２にドレンされる。
【００６１】
各可変バルブタイミング機構１２０Ａ〜１２０Ｃに供給された作動油のうち、減圧側の作動油室の作動油は、対応するＯＣＶシステム１４０Ａ〜１４０Ｃのドレンポート１４５を経由して、オイルパン１６２に戻されている。ここで、本実施形態においては、ロータリバルブ５０のＯＣＶシステム１４０Ｃのドレンポート１４５から吐出された作動油が、カムチェーン８８やアイドラ８９、さらには駆動軸８６を受ける軸受１２１Ｃを潤滑する構成になっている。なお、オイルポンプ１６０の余剰油は、リリーフ弁１６０ａを介してオイルパン１６２に還流するように構成されている。
【００６２】
図１１は本実施形態に係るブロック図である。
【００６３】
同図を参照して、エンジン１０を駆動制御するためのＥＣＵ２００は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力部および出力部を有しているユニットである。このＥＣＵ２００の入力部には、ロータリバルブ５０の位相を検出するＰＧＶ角度センサ１０３、エンジンクランク角度センサ６６、エンジン水温センサ６７、アクセル開度センサ６８、Ｏ２センサ６９が入力要素として接続されている。また、ＥＣＵ２００の出力部には、燃料噴射弁２１、連通管バルブアクチュエータ６５、並びにＯＣＶシステム１４０Ａ〜１４０Ｃが出力要素として接続されている。
【００６４】
以上説明したように本実施形態では、ＥＣＵ２００が吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａを進角させ、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃを遅角させることにより、各気筒２の吸気行程に対応して、吸気ポート１７の開弁期間内の吸気行程途中で開弁して、気筒内にインパルスを生成することが可能になる。他方、ＥＣＵ２００の非制御状態において、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａは、図９（Ａ）で示したように、開弁タイミングを遅角する位相に設定されているとともに、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃは、開弁タイミングを進角する位相に設定されているので、仮に何らかの故障が生じてＥＣＵ２００が機能しなくなった場合、吸気弁１９は、遅角し、ロータリバルブ５０は進角した状態で開弁する。この結果、吸気弁１９とロータリバルブ５０の開弁タイミング（図９（Ａ）の特性Ｃ１、Ｃ１１参照）が大きく重なり合うので、ＥＣＵ２００による制御が不能な場合には、ロータリバルブ５０によるインパルスの生成が可及的に抑制され、ロータリバルブ５０が不要な運転状態において、不随意にロータリバルブ５０が作動するのを規制することが可能になる。
【００６５】
特に本実施形態では、図９（Ａ）で示したように、前記吸気弁１９の最遅角時の開弁タイミングと、前記ロータリバルブ５０の最進角時の開弁タイミングとは、吸気上死点付近のクランク角度で重なり合うように設定されているものである。このため本実施形態では、ＥＣＵ２００の制御不能時に吸気弁１９の開弁タイミングとロータリバルブ５０の開弁タイミングとが、吸気上死点付近のクランク角度ＣＡで重なり合い、確実にロータリバルブ５０の不随意な作動を規制することが可能になる。
【００６６】
特に本実施形態では、排気弁２０の可変バルブタイミング機構１２０Ｂが前記ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃと同一仕様に構成されている。このため本実施形態では、排気弁２０の可変バルブタイミング機構１２０Ｂについても、ＥＣＵ２００の作動不能時に進角した状態でエンジン１０の運転を維持することができる。またロータリバルブ５０に採用されている可変バルブタイミング機構１２０Ｃと同一仕様であることから、実施に当たり、同一部品を流用することが可能になる。このため、コスト低減に寄与することが可能なる。
【００６７】
特に本実施形態では、各可変バルブタイミング機構１２０Ａ〜１２０Ｃを、油圧駆動源としてのオイルポンプ１６０で駆動される油圧機器で構成し、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃを制御する作動油圧を残余の可変バルブタイミング機構１２０Ａ、１２０Ｂへの作動油圧よりも低く設定されている。このため本実施形態では、開弁反力の低いロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構１２０Ｃに対する作動油圧を低減し、インパルスを生成するに際し、エンジン負荷を低減することが可能になる。
【００６８】
特に本実施形態では、各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを連通する連通管６１と、前記ＥＣＵ２００の制御により連通管６１を開閉する開閉機構としての連通管バルブアクチュエータ６５とを設け、前記ＥＣＵ２００は、ロータリバルブ５０作動時の所定運転領域において、連通管６１が各分岐吸気管４３Ａ〜４３Ｄを連通するように連通管バルブアクチュエータ６５を駆動制御するものである。このため本実施形態では、所定の運転領域においてロータリバルブ５０によるインパルスの生成を抑制するに当たり、ロータリバルブ５０の可変バルブタイミング機構を最進角に移相することなく、連通管６１によって、ロータリバルブ５０が生成したインパルスを減衰することが可能になる。このため、ロータリバルブ５０に採用されている可変バルブタイミング機構の応答性に依存することなく、高い応答性を発揮して運転状態に応じたインパルスの生成やその抑制を図ることが可能になる。
【００６９】
所定運転領域としては、例えば、低速回転領域において、部分負荷領域であることが好ましい。このような運転領域では、エンジン１０の出力よりも燃費の方が優先されるため、ロータリバルブ５０の作動時に連通管６１を開くことにより、高い応答性で燃費を向上することが可能になる。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、ＥＣＵ２００による制御が不能な場合には、ロータリバルブ５０によるインパルスの生成が可及的に抑制されるので、ロータリバルブ５０が不要な運転状態において、不随意にロータリバルブ５０が作動するのを規制することが可能になり、確実にフェールセーフ機能を果たすことが可能になるという顕著な効果を奏する。
【００７１】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００７２】
図１２は本発明の別の実施形態に係るエンジン１０の正面図である。
【００７３】
同図に示すように、パルス発生装置としてのロータリバルブ５０を回転駆動する駆動軸８６の他に駆動軸１８０を設け、この駆動軸１８０の外周にギア１８１を固定して、駆動軸８６の図略のギアから動力を受けるようにし、駆動軸１８０を図略のギア機構でロータリバルブ５０に連結して、ロータリバルブ５０を回転駆動するようにしている。
【００７４】
この態様においては、吸気弁１９の可変バルブタイミング機構１２０Ａからカムチェーン８８から動力を受ける際のテンションを直接受けることのない駆動軸１８０からロータリバルブ５０に回転力が伝達されるので、ロータリバルブ５０の摺動抵抗が小さくなり、ロータリバルブ５０の精度が高くなるという利点がある。
【００７５】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る４サイクル火花点火式多気筒エンジンの正面図である。
【図２】同エンジンの左側面図である。
【図３】同エンジンの断面図である。
【図４】図３の要部を拡大した断面図である。
【図５】図２の要部を拡大して示す部分拡大図である。
【図６】図１の実施形態に採用されている可変バルブタイミング機構の概略構成図である。
【図７】吸気弁に採用される可変バルブタイミング機構の正面図であり、（Ａ）は遅角時、（Ｂ）は進角時をそれぞれ示している。
【図８】排気弁およびロータリバルブに採用される可変バルブタイミングの正面図であり、（Ａ）は進角時、（Ｂ）は遅角時をそれぞれ示している。
【図９】クランク角度と開弁量の関係を示すグラフであり、（Ａ）は制御解除時、（Ｂ）は制御時を示している。
【図１０】本実施形態に係る油圧系統図である。
【図１１】本実施形態に係るブロック図である。
【図１２】本発明の別の実施形態に係るエンジンの正面図である。
【符号の説明】
【００７７】
３  クランクシャフト
１０  ４サイクル火花点火式多気筒エンジン
１１  シリンダブロック
１２  シリンダヘッド
１２Ａ〜１２Ｄ  気筒
１５  燃焼室
１７  吸気ポート
１８  排気ポート
１９  吸気弁
２０  排気弁
２２  カムシャフト
２３  カムシャフト
４０  吸気装置
４１  インテークマニホールド
４２  サージタンク
４３Ａ〜４３Ｄ  分岐吸気管
４４  スロットルボディ
５０  ロータリバルブ
６０  連通機構
６３  連通管バルブ（開閉機構の一例）
６４  駆動軸（開閉機構の一例）
６５  連通管バルブアクチュエータ（開閉機構の一例）
６６  エンジンクランク角度センサ
８０  出力プーリ
８１  カムチェーン
８６  駆動軸
８８  カムチェーン
８９  アイドラ
９０  オートテンショナ
１０２  チェーンケース
１２０Ａ〜１２０Ｃ  可変バルブタイミング機構
１４０Ａ〜１４０Ｃ  ＯＣＶシステム
２００      コントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006283564.tif 000011
【図９】
2006283564.tif 000012
【図１０】
2006283564.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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